AT206542B - Spaltstoffelement für einen Atomkernreaktor sowie Verfahren zum Herstellen eines Spaltstoffstabes für das Spaltstoffelement - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Spaltstoffelement für einen Atomkernreaktor sowie Verfahren zum Herstellen eines Spaltstoffstabes für das Spaltstoffelement 
Die Erfindung bezieht sich auf ein Spaltstoffelement für einen Atomkemreaktor mit metallischen, mindestens einenSpaltstoffstab enthaltendenSpaltstoffelementen und mit mindestens einem in denSpaltstoffstab eingebetteten und von einem Wärmeträger durchflossenen Kühlrohr, welches   erzeugte Wärme   aus dem Spaltstoff entnimmt. 



   Die Erfindung besteht darin, dass der Spaltstoffstab aus mehreren Spaltstoffstücken besteht, die mit Abstand voneinander auf das mindestens eine in   denSpaltstoffstab     eingebettete Kuhlrohr aufgereiht   sind. 



   Hiedurch wird insbesondere erzielt, dass einer bleibenden Deformation der Spaltstoffstäbe vorgebeugt wird, die sonst im Laufe des Betriebes des Reaktors zu fürchten ist und sowohl den Betrieb stört als auch ein späteres Auswechseln der hiedurch gleichfalls deformierten Spaltstoffelemente erschwert. Deformationen bleiben nun auf die einzelnen Spaltstoffstücke beschränkt. Sie fallen daher klein aus und vermögen sich infolge des beim Aufreihen zwischen den einzelnen Spaltstoffstücken freigelassenenAbstandes nicht auf das benachbarte Soaltstoffstück zu übertragen.

   Das eingebettete, diesen Abstand   überbrücken-     de Kühlrohr   vermag daher nun auch als Rückgrat für   die Reihe der Spaltstoffslücke   zu wirken und so einem störenden   Sichkrümmen   des gesamten Spaltstoffstabes entgegenzuarbeiten. 



   Ferner wird hiedurch erzielt, dass Ablösungen in der Grenzschicht zwischen dem Spaltstoff und dem in ihm eingebetteten Kühlrohr, die sich im Verlaufe des Betriebes des Reaktors selbst dann ereignen können, wenn anfangs eine intermetallische Bindung in der Grenzschicht erzielt war, durch den Abstand der Spaltstoffstücke abgestoppt werden, wodurch verhindert wird, dass sie sich   auf das nächstespaltstoffstück   fortpflanzen. 



   Solche Ablösungen würden die Wärmeübertragung vom Spaltstoff auf das Kühlrohr erschweren, dadurch lokale Überhitzungen des Spaltstoffs und schliesslich ein Schmelzen von Teilen des Spaltstoffs zur Folge haben. 



   Um dem Entstehen solcher Ablösungen noch mehr entgegenzuwirken, kann die das Kühlrohr umgebende Spaltstoffschicht mit Hilfe von Längsschlitzen und/oder quer gerichteten Schlitzen,   z. B.   auch schraubenförmigen, ausserdem noch in kleinere Felder unterteilt sein, wobei diese Schlitze die Spaltstoffschicht entweder nur von aussen anschlitzen und so nur in den äusseren Teilen der Spaltstoffschicht die entstehenden Spannungen unterbrechen oder die Spaltstoffschicht bis auf die Grenzschicht zum Kühlrohr hinab durchschlitzen können. 



   Die Zusammenfassung der im Spaltstoffelement enthaltenen Spaltstoffstäbe kann. mittels eines Graphitrohres geschehen, und die Zwischenräume zwischen den einzelnen Spaltstoffstäben sowie zwischen diesen und dem Graphitrohr können mit Kohlenstoff, z. B. mit Graphit, gefüllt sein. Hiedurch wird erzielt, dass etwa, wie vorstehend beschrieben, vom Kühlrohr abgelöste Spaltstoffteile trotzdem,   u. zw.   durch   den Kohlenstoff undGraphit, in   ihrer Lage am Kühlrohr festgehalten werden, so dass sie, falls sie schmelzen sollten, sich nicht vom   Kühlrohr entfemen, sondern   der kühlen Oberfläche desselben wieder zufliessen und so erneut gekühlt werden und wieder erstarren. 



   Das durch das Graphitrohr zusammengefasste Spaltstoffelement kann unter Zwischenschaltung einer   Wärmeisolierschicht   aussen durch einen gasdichten Mantel aus einem neutronendurchlässigen Metall geschützt sein. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Herstellen eines   Spaltstoffstabes ift das   Spaltstoffelement, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man die vorbereiteten, den einzubettenden Kühlrohren entsprechend gelochten Spaltstoffstücken, unter Zwischenlegen von   Abstandhaltern,   auf das mindestens eine einzubettende Kühlrohr aufreiht, den in dieser Weise vorläufig zusammengereihten Spaltstoffstab in eine stehende, der   OberflächederSpaltstoffstucke   angepasste Kokille stellt und ihn zusammen mit dieser in einen Vakuumbehälter bringt, in welchem die Spaltstoffstücke soweit erhitzt werden, dass sie schmelzend auf den jeweiligen Abstandhalter absinken,

   sich nach aussen hin der Innenwand der Kokille anschmiegen und nach innen hin eine intermetallische Bindung mit der Oberfläche des Kühlrohres eingehen. 



   Als Abstandhalter kann eine perforierte Graphitplatte verwendet werden. Diese Graphitplatte verhütet sowohl eine Seigerung als auch gestattet ihre Perforation den abzuführenden Gasen einen Durchtritt. 



   Die Spaltstoffstücke erhitzt man zweckmässig mittels   ein <    elektrischen Induktionsheizung. 



   Es empfiehlt sich, hiebei so vorzugehen, dass man, von unten beginnend, ein Spaltstoffstüek nach dem andern bis zum Schmelzen erhitzt. 



   Weitere Merkmale der Erfindung sind an Hand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Spaltstoffelement im Querschnitt, Fig. 2 das gleiche Spaltstoffelement in einem   Längs-   schnitt,   welcher durch die Achsen zweier äusseren und des zentralen Kühlrohres gelegt ist,   Fig. 3, in ge-   genüber   Fig. 1 und 2 vergrössertem Massstab, eine Vorrichtung zur Durchführung   dts   Verfahrens zum Herstellen eines der im Spaltstoffelement enthaltenen Spaltstoffstäbe. 



   In Fig.   l   und 2 besteht der Spaltstoffstab aus dem Zirkonium-Kühlrohr   1,   der an dieses mit tunlichst intermetallischer Bindung angegossenen Spaltstoffschicht 2 und den perforierten Graphit-Abstandhaltern3, welche die   einzelnen Stücke derSpaltstoffschicht 2 voneinandertrennen.   Die Spaltstoffschicht 2 ist ausserdem mit Längsschlitzen 4 versehen. 



   Es sind   acht Spaltstoffstäbe zum Spaltstoffelement zusammengefasst.   Die Zusammenfassung geschieht mittels des Graphitrohres 5, und die verbleibenden Zwischenräume sind mit Graphitpulver 6 ausgefüllt. 



  Unter Zwischenschaltung einer evakuierten Wärmeisolierschicht 7 ist das Element aussen durch einen gasdichten aus Aluminium bestehenden Mantel 8 geschützt, Die Kühlrohre 1 werden im Betrieb von schwerem Wasser durchflossen, das als Wärmeträger benutzt wird. 



   In Fig. 3 ist das aus Zirkonium bestehende Kühlrohr wieder mit 1 bezeichnet. Auf dasselbe hat man die Spaltstoffstücke 9 unter Zwischenlegung der perforierten Graphit-Abstandhalter 3   vorläufig aufge-   reiht und hat den in dieser Weise vorläufig zusammengereihten Spaltstoffstab in die   Graphitkokille   10 gestellt und zusammen mit dieser senkrecht oder, zwecks Verhinderung einer Seigerung, besser geneigt in 
 EMI2.1 
 ben ist. Diese ist in mehrere Teile 13 bis 14,   14   bis 15 usw. eingestellt, so dass von unten nit dem Beheizen und dem Schmelzen der Spaltstoffstücke begonnen und das Schmelzen sukzessive nach oben hin fortgesetzt werden kann. 



   Die Erfindung beschränkt sich nicht auf dieses Ausführungsbeispiel. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Spaltstoffelement für einen Atomkernreaktor mit metallischen, mindestens einen Spaltstoffstab enthaltenden Spaltstoffelementen und mit mindestens einem in den Spaltstoffstab eingebetteten und von   einem Wärmeträger   durchflossenen Kühlrohr, welches erzeugte Wärme aus dem Spaltstoff entnimmt, da- durch gekennzeichnet, dass der Spaltstoffstab aus mehreren   Spaltstoffstiicken   besteht, die mit Abstand von- einander auf das mindestens eine in den Spaltstoffstab eingebettete Kühlrohr aufgereiht sind.

Claims (1)

1. 2. Spaltstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltstoff der Spaltstoffstäbe an mindestens einer Stelle des Umfangs längsgeschlitzt ist.

   3. Spaltstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltstoff der Spaltstoff- stäbe mindestens an einer Stelle seiner Länge quergeschlitzt ist.

   4. Spaltstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Spaltstoffelement enthal- tenen Spaltstoffstäbe durch ein Graphitrohr zusammengefasst sind, und dass die Zwischenräume zwischen den einzelnen Spaltstoffstäben sowie zwischen diesen und dem Graphitrohr mit Kohlenstoff gefüllt sind.

   5. Spaltstoffelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Element unter Zwischen - schaltung einer Wärmeisolierschicht aussen durch einen gasdichten Mantel aus einem neutronendurchläs- sigen Metall geschützt ist.

   6. Verfahren zum Herstellen eines Spaltstoffstabes für das Spaltstoffelement nach einem der Ansprüche <Desc/Clms Page number 3> 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die vorbereiteten, den einzubettenden Kühlrohren entsprechend gelochten Spaltstoffstücke, unter Zwischenlegen von Abstandhaltern, auf das mindestens eine einzubettende Kühlrohr aufreiht, den in dieser Weise vorläufig zusammengereihten Spaltstoffstab in eine stehende, der Oberfläche der Spaltstoffstücke angepasste Kokille stellt und ihn zusammen mit dieser in einen Vakuumbehälter bringt, in welchem die Spaltstoffstücke soweit erhitzt werden, dass sie schmelzend auf den jeweiligen Abstandhalter absinken, sich nach aussen hin der Innenwand der Kokille anschmiegen und nach innen hin eine intermetallische Bindung mit der Oberfläche des Kühlrohre eingehen.

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man als Abstandhalter eine perforierte Graphitplatte verwendet.

   8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man, von unten beginnend, ein Spaltstoffstück nach dem andern bis zum Schmelzen erhitzt.